1、噬菌体感染实验
构成蛋白质的氨基酸中,甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫,DNA中不含硫,所以硫只存在于T2噬菌体的蛋白质。相反,磷主要存在于DNA中,至少占T2噬菌体含磷量的99%。Alfed Hershey和Martha Chase(1952)用放射性同位素35S标记蛋白质,32P标记DNA。宿主菌细胞分别放在含35S或含32P的培养基中。宿主细胞在生长过程中就被35S或32P标记上了。然后用噬菌体去感染分别被“S或”P标记的细菌,并在这些细菌中复制增殖。宿主菌裂解释放出很多子代噬菌体,这些子代噬菌体也被标记上35S或32P。
接着,用分别被35S,或32p标记的噬菌体去感染没有被放射性同位素标记的宿主菌,然后测定宿主菌细胞带有的同位素。被35S标记的噬菌体所感染的宿主菌细胞内很少有35S,而大多数35S出现在宿主菌细胞的外面。也就是说,35S标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后,并未进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。被32P标记的噬菌体感染宿主菌细胞后,测定宿主菌的同位素,发现32P主要集中在宿主菌细胞内。所以噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是DNA。
由此可以得出结论:噬菌体注入宿主菌细胞内的物质是DNA,释放出来的是跟原先感染细菌细胞一样的噬菌体。可见在噬菌体的生活史中,只有DNA是联系亲代和子代的物质。而母本噬菌体的蛋白质外壳则留在细菌的荚膜外。
2、肺炎双球菌实验
格里菲斯以R型和S型菌株作为实验材料进行遗传物质的实验,他将活的、无毒的RⅡ型(无荚膜,菌落粗糙型)肺炎双球菌或加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌注入小白鼠体内,结果小白鼠安然无恙;将活的、有毒的SⅢ型(有荚膜,菌落光滑型)肺炎双球菌或将大量经加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌和少量无毒、活的RⅡ型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体 内,结果小白鼠患病死亡,并从小白鼠体内分离出活的SⅢ型菌。格里菲斯称这一现象为转化作用,实验表明,SⅢ型死菌体内有一种物质能引起RⅡ型活菌转化产生SⅢ型菌,这种转化的物质(转化因子)是什么?格里菲斯对此并未做出回答。
1944年美国的埃弗雷(O.Avery)、麦克利奥特(C. Macleod)及麦克卡蒂(M.Mccarty)等人在格里菲斯工作的基础上,对转化的本质进行了深入的研究(体外转化实验)。他们从SⅢ型活菌体内提取DNA、RNA、蛋白质和荚膜多糖,将它们分别和 RⅡ型活菌混合均匀后注射人小白鼠体内,结果只有注射SⅢ型菌DNA和RⅡ型活菌的混合液的小白鼠才死亡,这是一部分 RⅡ型菌转化产生有毒的、有荚膜的SⅢ型菌所致,并且它们的后代都是有毒、有荚膜的。
由此说明RNA、蛋白质和荚膜多糖均不引起转化,而DNA却能引起转化。如果用DNA酶处理DNA后,则转化作用丧失。